JP2016537128A - 電離放射線を用いる放射デバイス、特に放射線治療及び／又は放射線生物学のための電離放射線を用いる放射デバイス - Google Patents

電離放射線を用いる放射デバイス、特に放射線治療及び／又は放射線生物学のための電離放射線を用いる放射デバイス Download PDF

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Abstract

本発明は、電離放射線を用いる放射デバイス、特に放射線治療及び／又は放射線生物学のための電離放射線を用いる放射デバイスに関する。前記放射デバイスであって、同時に：少なくとも１つの電離放射線を放出する手段（ＭＥＲ）、少なくとも１つの線量モニタリング手段（ＭＣＤ）、少なくとも１つの電離放射線線量を検出する手段（ＭＤＤ）、及び少なくとも１つのモニタリング及び制御システム（ＳＣＣ）を含むことを特徴とする。また、手段（ＭＥＲ、ＭＤＤ、ＭＣＤ）及び前記システム（ＳＣＣ）は、１〜５０ＭｅＶの範囲内のエネルギーにより少なくとも０．１μ秒、好ましくは１ｍ秒の非常に短い時間間隔で、最大１０００Ｇｙ／秒の強い線量率にて、少なくとも１μＧｙ（ただし好ましくは１ｎＧｙ）内の精度で少なくとも０．０１Ｇｙの強い線量の電離放射線を制御可能に正確に望ましく作り出すように、相互に接続され、インテリジェントモニタリング及び調節ループを形成するように、その間にインテリジェントに組み入れられる。【選択図】図１

Description

本発明は、電離放射線を用いる放射デバイス、特に、１ＭｅＶ〜５０ＭｅＶのエネルギー範囲において非常に短い時間、すなわち、例えば少なくとも０．１μ秒、好ましくは１００μ秒、又は１ｍ秒又は例えば１００ｍ秒にて、制御された正確な方法で、少なくとも１μＧｙ、好ましくは１ｎＧｙの精度で少なくとも０．２５Ｇｙ、好ましくは１０Ｇｙの高い線量の電離放射線のプログラムされた照射を可能とする放射線治療及び／又は放射線学のための電離放射線を用いる放射デバイスに関する。
それは、１ＭｅＶ〜５０ＭｅＶの範囲に調節可能であり、少なくとも１ｎ秒、好ましくは０．１μ秒調節可能なパルス継続時間（ｄ）所望の周波数（ｆ）にて律動し、最大２５０Ｇｙ／秒又は最大５００Ｇｙ／秒又は最大１０００Ｇｙ／秒の吸収線量率を照射することのできるエネルギー粒子のビームを作り出すことのできる電力パルス制御システムを備えた電離放射線を用いる放射デバイスにも関する。
より具体的には、それは、特に放射線治療及び／又は放射線生物学のための電離放射線を用いる放射デバイスに関し、１ＭｅＶ〜５０ＭｅＶの範囲のエネルギーにおいて非常に短い時間、すなわち、例えば少なくとも０．１μ秒、好ましくは１００μ秒、又は１ｍ秒又は例えば１００ｍ秒の間、少なくとも１μＧｙ、好ましくは１ｎＧｙの精度で少なくとも０．２５Ｇｙの高い線量の電離放射線の制御された正確な照射を与えるように、それを構成する種々の手段及びシステムが互いにインテリジェントに相互接続されて協働し、制御及び調製、特に電力の制御及び調製のためのループを形成する。
場合によっては、それは、非常に短い時間、例えば少なくとも０．０１ｎ秒で線量を検出することのできる、「超高速」としても認められる高速検出器を含み、ほんの一瞬、例えば少なくとも０．１μ秒、好ましくは１μ秒又は１ｍ秒、及び好ましくは１秒未満又は２００ｍ秒未満の間に照射される線量を制御することのできる制御電子機器に接続された、特に放射線治療及び／又は放射線生物学のための電離放射線を用いる放射デバイスに関する。
放射線治療は、がんの局所領域的な治療の方法である。それは、手術と共にがんの最も頻度の高い治療であり、それ自体により明確な緩和をもたらす場合がある。それは単独で用いてよく、又は手術及び化学療法と関連して用いてよい。その症状は、腫瘍の種類、その位置、その段階及び対象の全体的な状態に関係する。ある種の場合において、それはセッションの継続時間が短くてよいという事実、及び化学療法のものを下回る副次的な効果の考慮に基づいて、外来患者に実施されるという利点を示す。このことに関して、放射線治療は、放射線を用い、再生される能力に影響を与えることによりがん細胞を破壊する。放射線は、破壊する全ての腫瘍細胞に向けられ、一方で健康な周辺の組織を温存する。
概して、放射線治療及び／又は放射線生物学のための電離放射線を用いる放射デバイスは、イオン又は電子ビーム線形加速器と、オペレーターにより特定された線量に達したときに、電離放射の放出を概して停止することのできる制御及び作動電子機器とを含む。
現在、従来の放射線治療の機械は、あまりよくない精度で１分当たり約４Ｇｙの線量率で、３〜２５ＭｅＶのエネルギーにおいて約１Ｇｙの線量にて、電離放射線が電子又はＸ線の形態で照射されることを可能にする。
照射される放射線量の約１％の精度を得るための解決方法が提案されている。より具体的には、現在のところ、放射時間、照射される線量及び視準は、情報技術ツールを用いる放射線治療士と協働する医学物理学者であるオペレーターによりプログラムされる。不幸なことに、この精度は、照射される及び／又は吸収される線量及び／又は線量の速度を検出し、制御する従来のデバイスにより達成することができない。正確には、これらのデバイスの主要な課題は、それらが、プログラムされたインテリジェントな方法において、１ＭｅＶ〜５０ＭｅＶの範囲のエネルギーにおいて非常に短い時間、すなわち、例えば少なくとも０．１μ秒、好ましくは１００μ秒、又は１ｍ秒又は例えば１００ｍ秒にて、最大２５０Ｇｙ／秒、又は最大５００Ｇｙ／秒又は１０００Ｇｙ／秒の高い線量の電離放射線の制御された正確な照射ができないという事実により特徴づけられる。
これらのデバイスの別の主要な技術的課題は、前記デバイスを構成する種々の部材が十分に速くないこと、及び／又はインテリジェントな方法で互いに相互接続して共に協働して、非常に短い時間で正確に電離放射線の線量を照射するように、十分に高い線量及び／又は線量率の調節及び制御のための十分に速いループを形成することである。
特に、これらのデバイスの別の主要な技術課題は、用いられる検出器が速くなく、非常に短いタイムスケール、例えば約ナノ秒における線量の検出を不可能にすることである。
特に、これらのデバイスの別の主要な技術的課題は、用いられる検出器がある線量率、最良で概して１０Ｇｙ／秒超過で飽和し、非常に高い線量率、例えば約２５０Ｇｙ／秒、又は５００Ｇｙ／秒又は例えば１０００Ｇｙ／秒の検出を不可能にすることである。
生じる別の技術的課題は、線量制御手段と制御及び作動手段が、所望の手段及び非常に正確な方法において、非常に短い時間での特定された線量の照射を実行するのに効果的でないことである。
数ミリ秒又は約秒の継続時間の放射の過程で照射される線量の良好な精度を得ることは、加速器による放出の開始から制御及び作動電子機器による検出の開始を分離し、加速器による放出の停止から特定された線量の超過の制御及び作動電子機器による検出の瞬間を分離する、１ミリ秒未満、好ましくは数マイクロ秒未満である時間に十分である。
すでに取り上げられた技術的課題は、非常に短い時間での電離放射の高い線量を照射し、及び／又は測定し、及び／又は正確に制御することができないことをもたらす。線量の低度の制御及び／又は対象により吸収される線量率の影響は、健康な細胞、組織又は臓器の破壊を単に容易にもたらす場合があり、これの結果として起こる副次的な効果は、ある種の場合において、リスク臓器への有害な効果を有する場合がある。
先端技術から電離放射線を用いる放射デバイスが知られており、それは、１０ｋＧｙ／秒程度の線量率（ただし、電子のみにより１０ＭｅＶ以下のエネルギーにおいて）を照射することができる。
１００μ秒未満の放射を抑制する制御システムを含む加速器は、先端技術からも知られているが、その電離チャンバー検出システムは、１００ｍ秒未満で線量率を検出し、それを積算し、それを比較し、放射を停止するのに十分に速くない。
今日において、１ＭｅＶ〜５０ＭｅＶのエネルギー範囲において非常に短い時間、すなわち、少なくとも０．１μ秒、特に１００μ秒、又は１ｍ秒又は１００ｍ秒にて、少なくとも１μＧｙ、好ましくは１ｎＧｙの精度で少なくとも０．２５Ｇｙの高い線量の電離放射線の制御された正確な照射を可能とする、電離放射線を用いる放射デバイス、特に放射線治療及び／又は放射線生物学のための電離放射線を用いる放射デバイスの構造を設計することは、必要不可欠であると思われる。
公報ＷＯ２００７／０１７１７７から、１Ｈｚの繰り返し周波数において約３０ｎ秒で１０Ｇｙの単一線量を与える、少なくとも１分に亘って全曝露を与えることのできる電子のパルスソースを含む放射線治療デバイスが知られる。
公報ＵＳ２０１０／３２９４１３から、約１０Ｇｙ／秒（秒当たりのグレイ）又はかなり多くに達することのできる線量率でＸ線を照射することのできるシステム及び方法を含む放射線治療デバイスが知られる。
公報ＵＳ６４４５７６６から、電離放射線を作り出す手段を含む放射線治療デバイスも知られる。
公報ＵＳ７５６７６４７及びＵＳ２００８／１４４７７２から、電離放射線を放出する手段、対象、線量検出器、及び線量制御手段を含む放射線治療デバイスが知られる。
しかし、引用された文献は、１ＭｅＶ〜２５ＭｅＶ、好ましくは最大５０ＭｅＶのエネルギー範囲において非常に短い時間、すなわち、少なくとも０．１μ秒、好ましくは１００μ秒、又は１ｍ秒又は１００ｍ秒にて、少なくとも１Ｇｙ、特に少なくとも１０Ｇｙの線量を効果的な手段で照射する、電離放射線を放出するデバイスを構成する種々の部材をインテリジェントに接続する、特定の調節及び制御ループを開示しない。
さらに、引用された文献は、非常に短い時間、好ましくは少なくとも０．０１ｎ秒で線量を検出することのできる検出器、すなわち超高速検出器を開示しない。
さらに、引用された文献は、１ＭｅＶ〜２５ＭｅＶ、又は５０ＭｅＶのエネルギー範囲において、１秒未満、特に１ｍ秒の時間の間制御される方法で、最大２５０Ｇｙ／秒、又は最大５００Ｇｙ／秒又は最大１０００Ｇｙ／秒の線量率の電離放射線を照射することに関する全ての仕様を満足しない。
本発明の目的は、上記の課題を緩和し、最先端の電離放射線を用いる周知の放射デバイスを改善する、電離放射線を用いる放射デバイス、特に放射線治療及び／又は放射線生物学のための電離放射線を用いる放射デバイスを提供することである。
以下の詳細な説明において、以下に列記された語は以下の定義を有する：
‐吸収される線量：吸収される線量、又はより簡潔には電離放射線の線量又は線量は、電離放射線に供された材料の単位質量当たりに与えられるエネルギーである。吸収される線量は、放射線により与えられた単位質量当たりのエネルギーの密度を測定する。ＳＩ系における線量の単位はグレイ（Ｇｙ）であり、それはキログラム当たり１ジュールの値である誘導単位である：１Ｇｙ＝１Ｊ／ｋｇ。体積ｄＶ、容積質量密度ρ及び質量ｄｍの要素に放射する電離放射線のビームを考慮すると、ｄｍ＝ρｄＶ。ｄＥをビームによりその要素に与えられるエネルギーとすると、吸収される線量Ｄは以下で規定される。
Figure 2016537128
‐吸収される線量率：単位時間当たりに電離放射線に供された材料により吸収される線量。それは、ＳＩ系でＧｙ／秒（秒当たりのグレイ）で測定される。
‐電子ボルト：その記号はｅＶであり、エネルギー測定の単位である。その値は１ボルトの電位差で加速された電子により取得されるエネルギーとして規定される：１ｅＶ＝ｅ・（１Ｖ）（式中、ｅは電子の電荷の絶対値である）。
‐メガ電子ボルト：その記号はＭｅＶであり、１ＭｅＶ＝１０6ｅＶ＝１．６０２２×１０-13Ｊ。
‐ナノ秒：値１０-9秒のＳＩ系の時間測定の単位、その記号はｎ秒である。
‐マイクロ秒：値１０-6秒のＳＩ系の時間測定の単位、その記号はμ秒である。
‐ミリ秒：値１０-3秒のＳＩ系の時間測定の単位、その記号はｍ秒である。
‐秒：その記号が秒であるＳＩ系の時間測定の単位。
‐非常に正確な検出：結果の相対的な不確実性が非常に小さい（最大０．０１％）質の測定。
‐電離放射線：通過する材料が電離を作り出すのに十分なエネルギーを与えることのできる放射線、すなわち、前記材料を構成する原子及び／又は分子を電離させるのに十分なエネルギーを与えることができる放射線。
‐高い線量：生物に対する決定的な影響を生み出し、又は対象が自然の電離放射線及び人的活動により一生の間に受ける可能性があるものを上回る、電離放射線の種類による電離放射線の線量。どの電離放射線の種類であっても、高い線量は０．０１Ｇｙを上回る吸収される線量により特徴づけられる。
‐インテリジェント相互接続：これは、情報の移送及び分配を最適化するように情報技術を用いる相互接続であり、それは、移送の効率及び与えられた作動に対する応答を向上させるために、電気ネットワークの全体のメッシュの最適化を対象とする。
‐所望の値：概して、これは、人‐機械インターフェースを介してオペレーターにより規定され、プログラムされた、選択された値である。
‐インテリジェント制御：これは、制御する量の値、情報の移送及び分配を最適化するように情報技術を用いる制御であり、それは、移送の効率及び与えられた作動に対する応答を向上させるために、電気ネットワークの全体のメッシュの制御の最適化を対象とする。
本発明は、電離放射線を用いる放射デバイス、特に放射線治療及び／又は放射線学のための電離放射線を用いる放射デバイスをであって、同時に少なくとも：
‐カソード及びアノード又はプラズマと、粒子放出のトリガーである手段、特にグリッド又は電極又はレーザーと、粒子ビームを加速する手段とを少なくとも含む、少なくとも１つの粒子ソースを含む電離放射線を放出する手段（ＭＥＲ）であって、
少なくとも１ｎ秒、及び好ましくは０．０５μ秒〜１２μ秒の調節可能であり、好ましくは０．１μ秒であるパルス継続時間（ｄ）で所望の周波数（ｆ）、典型的には５Ｈｚ〜１０００Ｈｚ、又は５Ｈｚ〜５００Ｈｚ、又は５Ｈｚ〜２００Ｈｚ、及び好ましくは約１００Ｈｚにて律動する、調節可能な所望の１ＭｅＶ〜５０ＭｅＶの範囲のエネルギーの粒子ビーム、すなわち電離放射線を作り出し、少なくとも約０．０１Ｇｙ／秒、例えば約０．０１Ｇｙ／秒〜約２５０Ｇｙ／秒、又は５００Ｇｙ／秒又は１０００Ｇｙ／秒の吸収される線量率を照射するように構成された、電力パルス制御システムも備えている、前記電離放射線を放出する手段（ＭＥＲ）と、
‐検出器を含む電離放射線線量検出手段（ＤＤＭ）であって、
非常に短い時間、すなわち、少なくとも１ｎ秒で非常に高い線量率、すなわち少なくとも０．０１Ｇｙ／秒、例えば２５Ｇｙ／秒又は５０Ｇｙ／秒、又は好ましくは２５０Ｇｙ／秒、又は５００Ｇｙ／秒又は１０００Ｇｙ／秒を照射することを可能にする非常に高い線量率にて電離放射線の線量を非常に正確に検出するように構成された、線量制御手段（ＤＣＭ）に接続された超高速検出器である検出器と、
‐ほんの一瞬の間、すなわち少なくとも０．１μ秒、又は１００μ秒、又は１ｍ秒、又は１００ｍ秒の間に照射される線量を制御するように構成された制御電極（ＣＥ）と、
検出器により放出された信号を増幅し、及び／又は減衰させる増幅器及び／又は減衰器と、
放出の時間中に、前記増幅された及び／又は減衰された信号を積算する積算器と、
オペレーターにより予め決められた特定された線量（ＳＡＤ）の設定と前記積算された信号を連続的に比較する比較器と、
を含む、電離放射線を放出する手段（ＭＥＲ）のトリガーと停止を制御するように構成された線量制御手段（ＤＣＭ）と、
‐人‐機械インターフェース（ＭＭＩ）と、観察ツールと、単一時間において、オペレーターが電離放射線の放出に関して、放射線の性質、電離放射線の吸収される線量率、継続時間、及びパルス設定を制御された所望の非常に正確な方法でプログラムするために構成された実施手段とを含む、前記デバイスの種々の部材の機能的制御のためのシステム（ＳＦＣ）を含む、制御及び作動システム（ＣＡＳ）と、
を含む、電離放射線を用いる放射デバイスであって、
少なくとも部分的に前記デバイスを構成し、さらに共にインテリジェントに接続されて協働し、制御及び調節のためのインテリジェントループ、特に電力の制御及び調節のためのインテリジェントループを形成する、前記手段（ＭＥＲ、ＤＤＭ、ＤＣＭ）及び前記システム（ＣＡＳ）が、１ＭｅＶ〜５０ＭｅＶのエネルギーにおいて、非常に短い時間、すなわち少なくとも０．１μ秒、若しくは１００μ秒、好ましくは１ｍ秒、若しくは１００ｍ秒の間、又は例えば０．１μ秒〜１００ｍ秒、好ましくは１００μ秒若しくは１ｍ秒の間に少なくとも１μＧｙ、好ましくは１ｎＧｙの精度で、少なくとも０．０１Ｇｙ又は０．２５Ｇｙの電離放射線の線量を照射し、制御するように構成されている、電離放射線を用いる放射デバイスを対象とする。
本発明の他の特徴によれば、電離放射線を放出する手段（ＭＥＲ）は、電力ソース及び制御電子機器、すなわちパルス制御システムを含む粒子加速器であり、前記制御電子機器（すなわちパルス制御システム）は、検出され、測定された吸収される線量が、人‐機械インターフェース（ＭＭＩ）を介してオペレーターにより特定され、あらかじめ決められた値に到達したときに、自動的に電力ソースを停止するように線量制御手段（ＤＣＭ）に直接的に接続されており、前記人‐機械インターフェース（ＭＭＩ）は、コマンドステーション（ＣＳ）及び観察インターフェース操作プログラムをさらに含む。
本発明の他の特徴によれば、加速手段はマイクロ波周波を用い、又は誘起ベース若しくは静電ベースである。
有利には、放射線を放出する手段（ＭＥＲ）は、直列に取り付けられ、及び／又は前記１つ又はそれより多くの加速手段を通る粒子ビームの偏差又は再循環のための手段と交互配置された幾つかの加速手段をさらに含み、各々が少なくとも１つの電力ソースにより供給される。
有利には、検出器は、人‐機械インターフェースを介して検出器の厚みにしたがって調節可能な数ボルトの電位が印加される端子における２つの分極電極間に含まれた半導体、特にダイアモンド（例えば単結晶又は多結晶形の純粋な又はドープされた）、又はシリコンカーバイドであり、かつ、高い線量率、すなわち少なくとも０．０１Ｇｙ／秒において、非常に短い応答時間、例えば少なくとも０．０１ｎ秒の非常に短い応答時間を得るように構成される。
従来、半導体ベースの検出器は、本発明の文脈のものよりはるかに低いエネルギー範囲、典型的には１ＭｅＶ未満で用いられていた。また、半導体ベースの検出器は、欠点として変わりやすい感度を有するという事実を有する（それは、半導体ベースの検出器を医療分野に対して特に適合性を低くする）ことが知られている。
しかし、本発明の文脈において、検出器は、ビームを通過させ、処置中に患者に照射される線量のモニタリングを可能とするように構成される。したがって、それはリアルタイムで電離放射線ストリームの全体を検出する。したがって、周知の検出器が解釈の困難な情報を与えること、他方で、特にそれが考えられる線量の範囲で飽和することを予想することができたが、当業者の先入観とは反対に、この種類の検出器が、患者に適用されるように適合した電離放射線ストリームの全体を通過させる間に、正確かつ迅速に与えられたストリームの十分な値を可能としたことが、驚くべきことに明らかとなった。
本発明の文脈において見込みのあるダイアモンド検出器は、例えばサクレーのＣＥＡのＬＣＤ研究所（ＬＣＤ：Ｌａｂｏｒａｔｏｉｒｅ Ｃａｐｔｅｕｒ Ｄｉａｍａｎｔ）により開発される。
シリコンカーバイドの検出器に関して、シリコンカーバイドを専門とするＩＭ２ＮＰ研究所（ＩＭ２ＮＰ：Ｉｎｓｔｉｔｕｔ Ｍａｔｅｒｉａｕｘ Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｑｕｅ Ｎａｎｏｓｃｉｅｎｃｅｓ Ｄｅ Ｐｒｏｖｅｎｃｅ（これは、プロバンスのマテリアルズマイクロエレクトロニクスナノサイエンス協会と翻訳されるであろう）、ＵＭＲ ＣＮＲＳ７３３４）により研究され、開発されたものの１つは、最初の興味深い初期の成果を提供する。
有利には、線量制御手段（ＤＣＭ）の制御電子機器（ＣＥ）は、電流、特に検出器と放射線の相互作用により作り出される電気信号を測定する手段と、前記電流を吸収される線量率単位に変換する手段と、電離放射線の放出中に蓄積する吸収される線量を正確に測定するように構成された、前記電流を積算する手段とを含む。
有利には、電気信号が検出器により作り出され、前記電気信号が放射線の放出中に電位計により測定され、積算され、積算された値が、特定され、予め決められた値以上となり次第、粒子放出のトリガーであるシステムの信号が遮断されて、十分に短い時間、例えば少なくとも１ｎ秒で放射線の放出、及び場合によっては、好ましくは高電圧ソースを瞬時に停止し、遮断するように、前記電気信号の積算された値は、人‐機械インターフェースを介してオペレーターにより特定され、予め決められた線量の値と直接的に比較される。
本発明の他の特徴によれば、検出器が、各々が検出信号又は吸収される線量信号（ＡＤＳ）を作り出す、１つ若しくはそれより多くの象限検出器又はセクター又はボクセルを含み、それは、インテリジェントに配置され、すなわちそれを通過する電離放射線ビームの位置、形状、及び／又はエネルギーを特徴づけ、その検出信号（ＡＤＳ）からの情報が推定されることを可能にし、さらに電離放射線ビーム、特にその位置、形状及び／又はエネルギーを制御し、調節するように構成される。
単独又は組み合わせでとられる本発明の他の特徴及び利点は、添付の図面に作られた参照を理解することに関する以下の詳細な説明を読むと明らかである。
図１は、種々の手段の基本的動作原理、並びに調節及び制御ループを規定する本発明によるデバイスの部材の図表示である。 図２は、本発明によるデバイスの実施態様の図表示である。 図３は、線量の主要なパラメータの幾つか、すなわち、放射継続時間（Ｄ）、パルスの継続時間（ｄ）及びパルス周波数（ｆ）を示す。 図４は、例示的な電離放射線を放出する手段（ＭＥＲ）の図表示である。
図１は、本発明の放射線治療及び／又は放射線生物学のための電離放射線を用いる放射デバイスを構成する種々の部材のインテリジェント相互接続の原理の基本的な説明を示す。この原理は、本発明によるデバイスを構成する種々の部材及び／又はサブ部材が共に協働し、１ＭｅＶ〜５０ＭｅＶのエネルギー範囲において非常に短い時間、すなわち、例えば０．１μ秒〜１００ｍ秒、好ましくは１００μ秒又は１ｍ秒にて、少なくとも１μＧｙ、好ましくは１ナノグレイ（ｎＧｙ）の精度で少なくとも０．２５Ｇｙの電離放射線の高い線量の制御された正確な照射を与えるように、制御及び調節ループ、特に、電力の制御及び調節のための制御及び調節ループを形成する。この協働及び相互接続及び形成されたループは、本発明の技術的な機能を得るのに必須である。制御及び調節ループの各水準における技術的設定、特に電子機器の関連性は、この相互接続が本発明を作り出すのに必要であり、デバイス及び正確かつ不明確性なしに制御された照射される線量の動作を可能にする多くの理由を示す。
図１及び２を参照して、デバイスは、共に接続された４つの部材：少なくとも１つの電離放射線を放出する手段（ＭＥＲ）、線量を検出する手段（ＤＤＭ）、制御及び作動システム（ＣＡＳ）、並びに線量制御手段（ＤＣＭ）を含む。
制御及び作動システム（ＣＡＳ）は、電離放射線を放出する手段（ＭＥＲ）に放出設定（ＥＳ）の信号を、電離放射線線量検出の手段（ＤＤＭ）に検出設定（ＤＳ）の信号を、電離放射線線量制御手段（ＤＣＭ）に吸収される線量設定の信号（ＳＡＤ）をリアルタイムで送信するように、ソフトウェアインターフェースを介してオペレーターによりプログラムされる。
また、電離放射線を放出する手段（ＭＥＲ）は、線量検出手段（ＤＤＭ）と相互作用する電離放射線信号に対応する電離放射線（ＩＲ）も放出する。
電離放射線（ＩＲ）と線量検出手段（ＤＤＭ）との相互作用は、線量検出手段（ＤＤＭ）による線量制御手段（ＤＣＭ）への吸収される線量信号（ＡＤＳ）の送信を生成する。前記線量制御手段（ＤＣＭ）は、吸収される線量設定の信号（ＳＡＤ）により、吸収される線量信号（ＡＤＳ）を増幅し、積算し、比較するか、又は減衰させ、積算し、比較する。吸収される線量信号（ＡＤＳ）の増幅又は減衰、及び積算の結果が、吸収される線量設定の信号（ＳＡＤ）以上である場合、吸収される線量制御手段（ＤＣＭ）は電離放射線を放出する手段（ＭＥＲ）の遮断を作動させる信号を送信し、そうでなければ、電離放射線（ＩＲ）の放出は、オペレーターにより予め規定された仕様に従い継続する。
設定、制御に関する種々の部材と、制御及び調節ループを構成するその相互接続の配置は、インテリジェントな方法で、１ＭｅＶ〜５０ＭｅＶのエネルギー範囲において非常に短い時間の間、すなわち、例えば約０．１μ秒〜１００ｍ秒、好ましくは１００μ秒又は１ｍ秒の間に少なくとも１μＧｙ、好ましくは１ｎＧｙの精度で少なくとも０．２５Ｇｙの高い線量の電離放射線の制御された正確な照射を与えることが可能であるようにする。
線量検出手段（ＤＤＭ）は、特に、制御電子機器（ＣＥ）を含む線量制御手段（ＤＣＭ）と接続した、非常に短い時間、例えば少なくとも０．０１ｎ秒で線量を非常に正確に検出することのできる超高速検出器を含む。前記制御電子機器（ＣＥ）は、少なくとも０．１μ秒、又は１００μ秒、又は１ｍ秒、又は１００ｍ秒の間、少なくとも０．０１Ｇｙ又は少なくとも０．２５Ｇｙの照射される線量を制御することができる。
線量検出手段（ＤＤＭ）の超高速検出器は、特に、ダイアモンドであり、線量制御手段（ＤＣＭ）の制御電子機器（ＣＥ）に接続された端子において、２つの分極電極間に含まれ、それは、検出器電気信号（ＡＤＳ）、特に、ダイアモンドを通る電離放射線により作り出される流れを測定し、それを吸収される線量率モニタリング単位に変換し、それを積算して、放射線放出の間に蓄積する吸収される線量の測定を与える。ダイアモンドと電離放射線の相互作用により作り出される電気信号を変換する電子機器は、例えば電離放射線の放出の間に蓄積する吸収される線量の絶対測定のための装置を用いて較正される。
特に有利である本発明の他の特徴によれば、超高速検出器は、二次的といわれる幾つかの小さい検出器、すなわち各々検出信号（ＡＤＳ）を作り出す１つ又はそれより多くの象限検出器又はセクター又はボクセルを各々含み、かつ、それを通過する電離放射線ビームの位置、形状、及び／又はエネルギーを特徴づけ、その検出信号（ＡＤＳ）からの情報を推定し、さらに、電離放射線ビーム、特にその位置、形状及び／又はエネルギーを制御し、調節するように配置される「一次的な」検出器と呼ばれるものの１つ若しくはそれより多くを含む。例えば、それは正方形に配置された４つの象限検出器又はセクター又はボクセルを含む。
例えば、一次的な検出器といわれる各検出器は、二次的といわれる幾つかの検出ゾーン又は幾つかの小さい検出器を含む。超高速検出器は、幾つかの二次的な検出器に分けられる半導体材料のディスクの形態における一次的な検出器の積み重ねであってよい。
有利には、検出器は、人‐機械インターフェースを介して調節可能な数ボルトの電位が印加される端子における２つの分極電極間に含まれる半導体、特に、ダイアモンドであり、それは、高い線量率、すなわち少なくとも０．０１Ｇｙ／秒において非常に短い応答時間、例えば少なくとも０．０１ｎ秒を得ることを可能にする。別の有利な例の実施態様によれば、前記検出器はシリコンカーバイドから製造されてよい。半導体、特にダイアモンドは、数ボルトの分極電位（ＰＰ）、例えば電極間のダイアモンド厚みのミクロン当たり１ボルトが印加される端子における２つの分極電極間に含まれる。
上記のように、分極電圧（ＰＰ）は、人‐機械インターフェースを介して制御及び作動システム（ＣＡＳ）により調節可能である。分極電極の端子において分極相互接続の手段は接続され、このことは制御及び作動システム（ＣＡＳ）により作動された分極電位（ＰＰ）を与えること、及び線量制御手段（ＤＣＭ）による電離放射線との相互作用によってダイアモンドにより作り出される吸収される線量信号（ＡＤＳ）を送信することの両方を可能にする。
有利には、線量制御手段（ＤＣＭ）は、電離放射線の放出の間に蓄積する吸収される線量を正確に測定するように、電気信号（ＡＤＳ）を測定する手段、特に検出器を通る放出された放射線により、特に検出器とそれを通過する電離放射線との相互作用により作り出される流れを測定する手段と、前記検出電気信号（ＡＤＳ）を変換する手段、特に、流れを吸収される線量率モニタリング単位に変換する手段と、前記検出電気信号（ＡＤＳ）、特に流れを積算する手段とを含む。
選択された検出器は、約ナノ秒又は約ナノ秒未満の非常に短い応答時間を有するという利点を与える。それは、電離放射線に対する高い抵抗、水と類似する電離放射線との相互作用特性も与え、すなわちそれの通過中に電離放射線により与えられるエネルギーは、同じ放射線が、水中で生命体、典型的には患者において電離放射線により与えられる線量の後の表現を作製する検出電気信号（ＡＤＳ）への係るエネルギーの変換を与えるものに匹敵する。それは、高い線量率の広い間隔に亘る線量率に対して電気信号の流れに関する線形の応答、及び／又は電離放射線のパルス継続時間（ｄ）も与える。それは、電離放射線のエネルギーに対して電流に関する一定の応答も与える。
これらの種々の物理的及び場合によっては化学的特性は、ダイアモンドを特に電離放射線の高い線量率、特に約１００ｎ秒の電離放射線の非常に短いパルスにおいて、長い寿命、すなわち少なくとも５００時間の間少なくとも２５Ｇｙ／秒、又は少なくとも５０Ｇｙ／秒の線量率を測定する適切な材料にする。
制御及び作動システム（ＣＡＳ）は、本発明による前記デバイスの種々の部材の機能的な制御システムを備える。この制御及び作動システム（ＣＡＳ）は、特に線量に関して又は電離放射線の吸収される線量率又は照射される線量率に関するデバイスの操作及びプログラミングのための幾つかのボタン及び部材を含む人‐機械インターフェース（ＭＭＩ）を主に含む。制御及び作動システム（ＣＡＳ）は、さらにデバイスの実装のために必要な観察ツール及びシリアル二次制御手段、特に触覚及び非触覚手段、スイッチ等を含む。これらの手段は、オペレーターが、放射線の性質と、所望の時間における電離放射線の吸収される線量、及び／又は吸収される線量率、及び場合によっては照射される線量率と、パルス設定について、単一時間におけるインテリジェントな方法で、制御された所望の非常に正確なプログラミングを実施することを可能にする。
グリッド、振幅、パルス周波数（ｆ）及び継続時間（ｄ）、パルス列又はパルス列継続時間当たりのパルスの数、パルス列間の時間、及びパルス列の数又は全放出継続時間（Ｄ）（図３に図式的に示されるように）のパルスパラメータは、人‐機械インターフェース及び適合したソフトウェアを介してオペレーターにより規定される。これらのパラメータは、プログラムされた電子機器に送信され、加速器の高い周波数（ＨＦ）パルス及び電子キャノングリッドパルス又は粒子ビームソーストリガーのための同期信号を生成する。信号は、グリッドパルスを作り出す低電圧電子機器及び高い周波数（ＨＦ）パルスを作り出す電力電子機器により増幅される。
さらに、上記のように、検出器は、電離放射線のビーム中に置かれ、吸収される線量率（その電離放射線は、それが相互作用する材料、典型的には患者中で作り出すことができる）を測定する。電流の形態で検出器により作り出される信号（ＡＤＳ）は、電離放射線の放出中に、線量制御手段（ＤＣＭ）の制御電子機器（ＣＥ）（特に電位計）により測定され、積算される。積算された値は、人‐機械インターフェース（ＭＭＩ）を介してオペレーターにより特定された吸収される線量（ＳＡＤ）の値と比較される。積算された値が特定された値以上になり次第、グリッドパルス信号は、放出を回避するようにカソードに対して負であるその分極電位に下がる。電離放射線放出継続時間は、したがってリアルタイムで制御し、停止することができ、照射される線量は、最後の電離放射線パルスにより作り出される最も近い線量まで正確である。
検出信号測定機能は、例えば信号の振幅による増幅器又は減衰器、次いでサンプル及びホールデバイスにより与えられてよい。線量制御手段（ＤＣＭ）は、電離放射線を放出する手段（ＭＥＲ）のトリガー及び停止を制御するように構成された手段であり、それは制御及び作動電子機器（ＣＥ）を含む。特に便利な例の実施態様において、制御及び作動電子機器（ＣＥ）は、振幅、検出器により放出された信号に従い増幅し又は減衰する増幅器又は減衰器と、前記増幅された又は減衰された信号の放出継続時間の間に積算する積算器と、前記積算された信号をオペレーターにより予め決められた特定された線量の設定（ＳＡＤ）と連続的に比較する比較器とを含む。
非常に短い時間の間、電離放射線の放出を作動させるために、エミッター（ＭＥＲ）は、制御及び作動システム（ＣＡＳ）の電子機器がトリガーとなり、該電子機器により停止される電力ソースにより構成される。オペレーターは、人‐機械インターフェース（ＭＭＩ）を介してプログラムされた放出のトリガーを作動させる。線量制御手段（ＤＣＭ）に接続された制御及び作動システム（ＣＡＳ）の電子機器は、検出され、測定された吸収される線量が、オペレーターにより特定され、予め決められた値に到達したときに電力ソースを停止する。
線量制御手段（ＤＣＭ）の速い電子機器のおかげで、検出器（ＡＤＳ）からの増幅され、又は減衰され、そして積算された信号が、線量の設定信号（ＳＡＤ）と等しいときに、比較器からの信号出力は、予め決められ、予め規定された値へ自動的に下がり、また、検出された線量が、特定された線量を上回らないように、十分に短い時間、すなわち好ましくは１００μ秒未満において、電子ビームソース、特に電離放射線を放出する手段（ＭＥＲ）の停止、及び加速器の高電圧ソース（ＨＶ）の停止のトリガーとなる。
本発明のデバイスを構成する、制御及び調節のためのループ、特に電力の制御及び調節のためのループを構成する全ての上記の手段は、電離放射線の高い線量、すなわち、好ましくは、１ＭｅＶ〜５０ＭｅＶのエネルギー範囲において、非常に短い時間の間、すなわち、例えば約０．１μ秒〜１００ｍ秒、好ましくは１００μ秒又は１ｍ秒の間、少なくとも１μＧｙ、好ましくは１ｎＧｙの精度で少なくとも０．０１Ｇｙ及び好ましくは少なくとも０．２５Ｇｙの制御された正確な照射を与えるように、上記のように各々他とインテリジェントに相互接続されて協働し、制御及び調節のためのインテリジェントループ、特に電力の制御及び調節のためのインテリジェントループを形成する。
有利には、電離放射線を放出する手段（ＭＥＲ）は、電力ソースと、例えば検出され、測定された吸収される線量が、人‐機械インターフェース（ＭＭＩ）を介してオペレーターにより特定され、あらかじめ決められた値に到達したときに、自動的に電力ソースを停止するように、線量制御システム（ＤＣＭ）に直接的に接続されたパルス制御システムとを含む粒子加速器により主に構成される。
前記人‐機械インターフェース（ＭＭＩ）は、さらに制御ステーション（ＣＳ）及び観察インターフェース操作プログラムを含む。人‐機械インターフェースは、押しボタン並びにベイ、ケーシング、及び／又は電子機器カードを備えるインジケーター光も含み、それは、制御及び作動システム（ＣＡＳ）と、線量制御手段（ＤＣＭ）の電子機器を含む。
有利には、デバイスが操作される際、信号は、電流の形態で検出器により作り出され、前記信号は、放射線の放出中に電位計により測定され、積算され、前記電気信号の積算された値は、積算された値が、特定され、予め決められた値以上になるとすぐに、グリッドのパルス信号が十分に短い時間、例えば、少なくとも１ｎ秒にて、放射線の放出、及び場合によっては高電圧ソースを遮断し、瞬時に停止するように、カソードに対する分極電圧に対応する予め決められた値に自動的に戻るように、人‐機械インターフェース（ＭＭＩ）を介してオペレーターにより特定され、予め決められた線量の値と直接的に比較される。
図４は、電離放射線を放出する手段（ＭＥＲ）を表す実施態様である。この電離放射線を放出する手段（ＭＥＲ）は、少なくとも１つの粒子ソース、特に電子の粒子ソースを含む。前記ソースは、例えば少なくとも１つのカソード（１）、アノード（３）及びグリッド（２）を含む。グリッドは、抽出及びカソードから抽出された粒子の速度を制御する低電圧分極（６）をさらに含む。
電離放射線を放出する手段（ＭＥＲ）は、カソードを加熱するように電圧が供給された、特に低電圧が供給されたフィラメント（７）をさらに含み、したがってそれを放射性、すなわちそこから粒子を抽出することができるようにする。
グリッドは、カソードから抽出された粒子がグリッドを通過するようにするために構成される。カソード及びアノードは、高電圧供給ＨＴ（５）に接続される。したがって、グリッドを通過した粒子は、粒子のビームを形成しつつ、アノードに向かって加速される。
粒子ビームソースは、例えばレーザービームがトリガーとなることができるソース、又は分極したグリッド若しくは分極電極がトリガーとなることができるソースであってよい。この第一の場合において、ソースは光カソード又はプラズマ、アノード及びレーザービームで構成され、それは光カソード又はプラズマを照射し、光カソード又はプラズマによる電子の放出のトリガーとなる。アノードは、粒子ビームの抽出を可能にする開口部と、粒子ビーム（４）の加速手段（８）への注入部を備える。
電離放射線を放出する手段（ＭＥＲ）は、減圧チャンバー、すなわち超圧力、例えば最大でも１０-6ｍｂａｒの減圧チャンバーをさらに含む。
電離放射線を放出する手段（ＭＥＲ）は、伝達窓、又は減圧チャンバーから外側の大気への伝達により粒子ビーム（４）を電離放射線（４ビス）に変換する変換ターゲット（９）をさらに含む。電離放射線が放出されることはこのような方法による。
一般論として、粒子又は電離放射線の放出の基本原理は、当分野の技術水準において広く知られている。
電離放射線を放出する手段（ＭＥＲ）は、粒子ビームを加速し、電子機器を切り替える手段を供給する発電機を含む電力パルス制御システムを備える。前記電力パルス制御システムは、１ＭｅＶ〜５０ＭｅＶの範囲で調節可能であり、所望される、少なくとも１ｎ秒、好ましくは０．１μ秒の調節可能なパルス継続時間（ｄ）で所望の周波数（ｆ）、典型的には５Ｈｚ〜１ｋＨｚにて律動するエネルギー粒子のビームを作り出すことができ、最大２５０Ｇｙ／秒又は最大５００Ｇｙ／秒又は１０００Ｇｙ／秒の吸収される線量率を照射することができる。
調節された、所望のエネルギーにおいて、粒子速度、すなわち粒子ビームの流れは、グリッドに印加された分極電位（６）により制御される。それは、エネルギーと粒子ビームの流れの組合せであり、それは、電離放射線を放出する手段（ＭＥＲ）が照射することのできる吸収される線量率を決める。
電離放射線を放出する手段は、グリッド（２）がトリガーとなる粒子ビームソースをさらに備える。グリッドを備えるソースにより生成された粒子ビームの流れは、前記グリッド（２）の分極電位（６）、特に少なくとも１ｎ秒、好ましくは０．１μ秒のパルス継続時間（ｄ）、パルス周波数（ｆ）、及び分極電位振幅を有する信号の形態における分極電位（６）の直接的な機能である。
前記グリッドを供給する切り替え電子機器は、幾つかのモードで操作してよく、特に長い継続時間の放射に関する循環（ｒｅｃｕｒｒｅｎｔ）モード、好ましくは１ｍ秒又は１００μ秒未満の非常に短い継続時間の放射に関するモノパルスモード、及び選択された期間にしたがって選択され、分離された周波数の幾つかのパルス列で構成された放射に関する半循環モードで操作してよい。
理想的に、グリッドの分極信号の形態は、任意に可変の周波数における可変の継続時間の可変の振幅のパルスと、パルス間及び／又はパルス列間の少なくとも１つの予め規定された期間でプログラムされてよい。
放射線を放出する手段（ＭＥＲ）のパルス電力制御システムの電子機器の切り替えは、粒子ビームソースを加熱するための電流及び電圧並びにグリッドの分極電位のパルス振幅に対して、全ての有用な情報（設定された値及び測定された値）を取得することを可能にするアナログ入力及び出力を含む。
電離放射線放出器は粒子加速器であり、特に線形の、例えば線形電子加速器である。加速器チャンバーの減圧及び外側の大気を分ける窓（９）を通過した後に加速器からの電子ビームを電離放射線として直接的に用いてよく、又は加速器は電子ビームの電力のＸ線への変換に関するターゲットを備えてよく、次いでそれは有用な電離放射線を構成する。
加速器は、所望のエネルギー及び流れ、特に１ＭｅＶ〜５０ＭｅＶの範囲、好ましくは３ＭｅＶ〜２５ＭｅＶの範囲のエネルギーの粒子ビームを作り出す。流れ及びエネルギーは、予め選択された範囲で所望の電離放射線を得るように、人‐機械インターフェースを介してオペレーターにより規定される。
有利には、加速手段（８）は、マイクロ波周波数加速手段、又は誘導若しくは静電ベースのいずれかである。
本発明の他の特徴によれば、加速手段（８）は、特に加速器キャビティーである。
有利には、放射線を放出する手段（ＭＥＲ）は、幾つかの加速手段、特に直列に取り付けられ、及び／又は１つ又はそれより多くの前記加速手段を通る粒子ビームの偏差又は再循環のための手段と交互配置された１つ若しくはそれより多くの加速器キャビティーをさらに含み、各加速手段は、少なくとも１つのモジュレーターにより供給されてよい少なくとも１つの電力ソースにより供給され、前記モジュレーター自体は高電圧ソースＨＶにより供給される。
進行性の又は静的なマイクロ波周波数波ベースの線形加速器の場合において、例えば３ギガヘルツ（ＧＨｚ）におけるバンドＳにおいて、１ＭｅＶ〜５０ＭｅＶの範囲の電子、かつ平均流れが１００μＡの調節可能なエネルギービームは、電離放射線として用いられてよい。エネルギーの範囲及び平均流れが上記に示された値と適合する限り、より高い周波数、及びより低い周波数、又はＤＣ、すなわち静電（すなわちＤＣ電圧による加速器）による任意の他の種類の加速器を用いて良い。例えば、ビームは５Ｈｚ〜２００Ｈｚの調節可能な周波数（ｆ）において０．０５μ秒〜４．５μ秒の調節可能なパルス継続時間（ｄ）、及び１００ｍＡの最小振幅で律動する。
Ｘ線に関して、加速器が強力であり、１ｍＡより大きい平均強度の電子の一次ビームを加速させることができることが必要である。この加速器は、銅キャビティーを備える線形加速器又は超伝導線形加速器であってよく、又は本発明の予期された結果の要件に対応する加速器の任意の他の種類であってよい。
銅キャビティーを含む線形加速器の場合において、それは、２００Ｈｚより大きい周波数（ｆ）にて少なくとも５μ秒のパルス継続時間（ｄ）かつ少なくとも１Ａのピーク強度で律動する。それは、幾つかの加速器キャビティーにより連続で構成されてよく、各々はそれ自体の高い周波数（ＨＦ）電力ソースにより供給される。電力ソースは、減圧チャンバーを含み、狭いマイクロ波周波数バンド、例えばクライストロンによる中間の及び高い電力の増幅の実施を可能とする増幅手段であってよく、これらの増幅手段は、従来のすなわち固体状態モジュレーターによりそれら自体に供給される。
調節可能な周波数（ｆ）、調節可能なパルス継続時間（ｄ）及び調節可能なピーク流れの振幅においてパルスビームを与えるために、加速器のビームソースは、レーザーがトリガーとなるトリオードタイプ又は光カソードタイプ、又は電極若しくはレーザーがトリガーとなるプラズマタイプのＤＣ又は静電電子銃（すなわちＤＣ電圧を用いる電子銃）を含む。それは、例えばグリッドを含む熱‐イオン性カソードを備える高電圧ＤＣ銃であってよい。カソードは、数十キロボルトに対して約１０キロボルトの負の電位に達する。アノードは、接地電位、特に０Ｖ（ゼロボルト）にてとどまる。グリッドは次いで約１０ボルト未満の負の電位又はカソードに対して約１００ボルトにすることで放出しないトリガーの役割を果たし、及び負の電位（ただしカソードのものより大きい）に達することにより放出するトリガーの役割を果たす。カソードにより放出されたピーク流れの振幅は、グリッドのものに対するその電位差に依存する。調節可能な周波数（ｆ）、調節可能な継続時間（ｄ）、及び調節可能な電圧振幅によるパルスは、加速器の高周波数（ＨＦ）キャビティーにおける粒子の加速のために注入される所望のパルスビームを生成するように、カソードに関する供給の高電圧（ＨＶ）パルスと同相でグリッドに送信される。
本発明によるデバイスは、電離放射線の種類、放射線エネルギー、吸収され、及び／又は照射する電離放射線の線量率、及び放射線の継続時間、又は吸収され、及び／又は照射する電離放射線の線量をプログラミングする可能性をオペレーターに与えるという利点を有する。
それは、インテリジェントに、人‐機械インターフェースを介する所望の方法で、１ＭｅＶ〜５０ＭｅＶの範囲のエネルギーにおいて、非常に短い時間、典型的には０．１μ秒〜１００ｍ秒、好ましくは１００μ秒又は１ｍ秒にて、少なくとも１μＧｙ、好ましくは１ｎＧｙの精度で少なくとも０．０１Ｇｙ、又は０．２５Ｇｙの電離放射線の高い線量の制御された正確な照射を可能とする。
それは、他のアプリケーションが、放射線治療及び／又は放射線生物学の目的に関して、人‐機械インターフェースを介する所望の方法で、１ＭｅＶ〜５０ＭｅＶの範囲のエネルギーにおいて、少なくとも５０ｎ秒の非常に短い時間にて最大２５０Ｇｙ／秒の高い線量率の電離放射線の制御された正確な照射も可能にする。
したがって、非常に短い時間、例えば１００ｍ秒において電離放射線の高度に正確な特定された線量、例えば１０Ｇｙを照射することのできる放射線治療及び／又は放射線生物学機械を産業的に作り出すことが可能であることを理解することができる。
上記の実施を与えることのできる放射線治療機械を設計することが不可能であると考えられていた先入観に反して、本開示で表された本発明は、本発明に記載された機械を用いることにより、上記に記載された課題を解決することが可能であることを示すことを可能にする。
本発明は、記載され、表された実施態様に全て制限されないが、当業者はその意図に従うこれらの任意の変形をどのように作製するかがわかる。

Claims (8)

  1. 電離放射線を用いる放射デバイス、特に放射線治療及び／又は放射線生物学のための電離放射線を用いる放射デバイスであって、同時に少なくとも：
    ‐
    カソード及びアノード又はプラズマと、粒子放出のトリガーである手段、特にグリッド又は電極又はレーザーと、粒子ビームを加速する手段とを少なくとも含む、少なくとも１つの粒子ソースと、
    電力パルス制御のためのシステムと、
    を含む、電離放射線を放出する手段（ＭＥＲ）と、
    ‐検出器を含む電離放射線線量検出手段（ＤＤＭ）と、
    ‐
    制御電極（ＣＥ）と、
    検出器により放出された信号を増幅し、及び／又は減衰させる増幅器及び／又は減衰器と、
    放出の時間中に、前記増幅された及び／又は減衰された信号を積算する積算器と、
    オペレーターにより予め決められた特定された線量（ＳＡＤ）の設定と前記積算された信号を連続的に比較する比較器と、
    を含む、電離放射線を放出する手段（ＭＥＲ）のトリガーと停止を制御するように構成された線量制御手段（ＤＣＭ）と、
    ‐人‐機械インターフェース（ＭＭＩ）と、観察ツールと、単一時間において、オペレーターが放射線の性質、電離放射線の吸収される線量率、電離放射線の放出の継続時間、パルス設定をプログラムするために構成された実施手段とを含む、前記デバイスの種々の部材の機能的制御のためのシステム（ＳＦＣ）を含む、制御及び作動システム（ＣＡＳ）と、
    を含む、電離放射線を用いる放射デバイスであって、
    ‐デバイスは、前記手段（ＭＥＲ、ＤＤＭ、ＤＣＭ）及び前記システム（ＣＡＳ）が、１ＭｅＶ〜５０ＭｅＶのエネルギーにおいて、約０．１μ秒〜１００ｍ秒、好ましくは１００μ秒又は１ｍ秒の時間の間に少なくとも１μＧｙ、好ましくは１ｎＧｙの精度で、少なくとも０．０１Ｇｙ又は０．２５Ｇｙの電離放射線の線量を照射し、制御するように構成されていることを特徴としており、
    ‐電離放射線を放出する手段（ＭＥＲ）の電力パルス制御システムは、少なくとも１ｎ秒、好ましくは０．０５μ秒〜１２μ秒、好ましくは０．１μ秒のパルス継続時間（ｄ）で５Ｈｚ〜１０００Ｈｚ、又は５Ｈｚ〜５００Ｈｚ、又は５Ｈｚ〜２００Ｈｚ、及び好ましくは約１００Ｈｚの周波数（ｆ）にて律動する、１ＭｅＶ〜５０ＭｅＶの範囲のエネルギーであり、少なくとも約０．０１Ｇｙ／秒、例えば約０．０１Ｇｙ／秒〜約２５０Ｇｙ／秒、又は５００Ｇｙ／秒又は１０００Ｇｙ／秒の吸収される線量率を照射する粒子ビーム、すなわち電離放射線を作り出すように構成されており、
    ‐線量制御手段（ＤＣＭ）の制御電子機器（ＣＥ）は、少なくとも０．１μ秒又は１００μ秒、又は１ｍ秒、又は１００ｍ秒の間に放出される線量を制御するように構成されており、
    ‐検出器が、少なくとも０．０１ｎ秒において、少なくとも０．０１Ｇｙ／秒、例えば２５Ｇｙ／秒、又は５０Ｇｙ／秒、又は好ましくは２５０Ｇｙ／秒、又は５００Ｇｙ／秒、又は１０００Ｇｙ／秒の線量率にて電離放射線の線量を検出するように構成された、線量制御手段（ＤＣＭ）と接続された超高速検出器である、電離放射線を用いる放射デバイス。
  2. 電離放射線を放出する手段（ＭＥＲ）が、電力ソース及びパルス制御システムを含む粒子加速器であり、前記パルス制御システムは、検出され、測定された吸収される線量が、人‐機械インターフェース（ＭＭＩ）を介してオペレーターにより特定され、予め決められた値に到達したときに、自動的に電力ソースを停止するように線量制御手段（ＤＣＭ）に直接的に接続されており、前記人‐機械インターフェース（ＭＭＩ）が、コマンドステーション（ＣＳ）及び観察インターフェース操作プログラムをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の電離放射線を用いる放射デバイス。
  3. 加速手段が、マイクロ波周波数加速手段又は誘導若しくは静電ベースであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の電離放射線を用いる放射デバイス。
  4. 放射線を放出する手段（ＭＥＲ）が、直列に取り付けられ、及び／又は１つ若しくはそれより多くの加速手段を通る粒子ビームの偏差又は再循環のための手段と交互配置された幾つかの加速手段をさらに含み、各々が少なくとも１つの電力ソースにより供給されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電子放射線を用いた放射デバイス。
  5. 検出器が、人‐機械インターフェースを介して検出器の厚みにしたがって調節可能な数ボルトの電位が印加される端子における２つの分極電極間に含まれる、単結晶又は多結晶形の純粋な又はドープされた、半導体、特にダイアモンドであり、かつ、少なくとも０．０１Ｇｙ／秒の高い線量率において、少なくとも０．０１ｎ秒の非常に短い応答時間を得るように構成されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電離放射線を用いる放射デバイス。
  6. 線量制御手段（ＤＣＭ）の制御電子機器（ＣＥ）が、電流、特に、検出器と電離放射線との相互作用により作り出される電気信号を測定する手段と、前記電流を吸収される線量率単位に変換する手段と、電離放射線の放出中に蓄積する吸収される線量を正確に測定するように構成された前記電流を積算する手段と、を含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電離放射線を用いる放射デバイス。
  7. 電気信号が検出器により作り出され、前記電気信号は、電離放射線の放出中に電位計により測定され、積算され、積算された値が、特定され、予め決められた値以上となり次第、粒子放出のトリガーである手段の信号が遮断されて、電離放射線の放出、及び好ましくは高電圧ソースが少なくとも１ｎ秒で瞬時に停止するように、前記電気信号の積算された値が、人‐機械インターフェースを介してオペレーターにより特定され、予め決められた線量の値と直接的に比較される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の電離放射線を用いる放射デバイス。
  8. 検出器が、各々が検出信号（ＡＤＳ）を作り出す１つ若しくはそれより多くの象限検出器又はセクター又はボクセルを含み、かつ、それを通過する電離放射線ビームの位置、形状、及び／又はエネルギーを特徴づけ、その検出信号（ＡＤＳ）からの情報が推定されることを可能にし、さらに、電離放射線ビーム、特にその位置、形状及び／又はエネルギーを制御し、調節するように構成された、請求項１〜７のいずれか１項に記載の電離放射線を用いる放射デバイス。
JP2016533107A 2013-11-20 2014-11-20 電離放射線を用いる放射デバイス、特に放射線治療及び／又は放射線生物学のための電離放射線を用いる放射デバイス Active JP6510519B2 (ja)

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